浅谈CAE优化仿真

1.为什么要做优化计算？

可以说，在当代这样一个“效率”和“效益”社会，干什么事情都在讲究做事情的最优化，讲究花最少的钱，最少的功夫办最大的事，这也是社会进步的主要体现。

不多扯了，讲讲CAE中的优化吧。如果你在高校做研究，做毕业设计、做课题，优化可获得一个“更上一层楼”的结果，充分展示你的“功力”；如果你是在企业或者在研究院所，优化更是需要，因为通过优化后的产品——更省钱，领导更喜欢！所以，优化可以说在整个企业中必须做的一个环节，尤其是设计优化。

所以，优化体现了一个人对工作的精益求精，体现品质的工作和贵族的人生。一般来说，优化必须借助于软件。曾经有一位设计员看到日本的一张某产品的图纸，直呼“这根本就不是人脑子能想出来的！”。对，一般优化出来的参数不是人能想到的，优化出来的形状也可以说是奇形怪状的，可谓“人力所不能！”，这也可以看做人工智能在CAE中的体现吧。

2.优化的种类

对于优化，基本的分类就是参数优化和拓扑优化，下面本人将分别作介绍。

首先是参数优化，也就是说，原有的几何形状是不变的，变化的只是其中的参数数值。比如，板子长度由3mm变为5mm，进口温度由10℃变为20℃等。其实对于参数优化，也可以分为两类，一类是几何参数优化，一类是物理参数优化。前者和后者的区别在于几何参数的变化可能导致模型装配关系失败，即存在潜在的几何失效，而后者一般不会造成。后者包括网格参数，边界条件，物性等参数。所以，在做几何参数时，要充分考虑数值变化的影响。

其次是拓扑优化，也就是几何形状由圆的变为方的，由椭圆变为双曲线，这也是优化中比较难的一种。ansys旗下的几款软件针对这种优化，已经开发了几种软件，但是其效果如果，尚待大神分享。

无论是做参数优化还是拓扑优化，都存在一个优化后结果能否实现的问题。也就是说，优化后的参数在其他方面是否满足要求，如工艺，加工，装配，运输等。因为产品设计和优化仅仅是产品整个生产流程中很小但是很重要的一个环节。所以，优化设计工程师肯定需要对其它环节有一定的了解。

3.优化参数的确定

对于一个优化来讲，确定输入变量和输出变量是工作的第一步。

输出变量可能比较容易确定，但如何在参数中设定，有时需要花一番功夫，因为很多专业参数都是workbench或者CAE软件所没有的，需要单独设置。

最难的是确定输入变量，也就是说，你怎么知道哪些变量“可能”对你的计算结果有影响，或者说有较大影响。这一方面就是通过物理过程分析，另外一方面就要通过设计经验，甚至靠前期的“海选”，即“宁可错杀一千，不可漏网一人”的思路对相关参数进行分析。由于ansys软件的通用性，不可能对特定行业或者领域的参数有设定，所以这个时候就常常需要一些小编程，小技巧。

输入参数需要比较繁琐，如取值范围，取值类型。如下

如图，这个取值比较重要，因为直接会影响"样本空间"(计算点)的取值，从而影响计算精度和计算速度。

而对于输出参数是不需要设定的。因为它们是根据输入参数计算得到的。